【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子计算，特别是一种数值天气预报方法、装置、存储介质及电子装置。
技术介绍
1、数值天气预报是根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的控制方程，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法，具体的，通过待预报变量的初值(即当前的天气信息)，求解控制方程，获得待预报变量的预测值(即未来的天气信息)。数值天气预报是目前天气预报业务的核心技术，也是最主流的天气预报方法。
2、时效性和准确率是评价数值天气预报的关键指标，然而受限于多种原因，目前全球范围内主要的天气预报业务均难以给出快速、准确的天气预报结果，其中一个核心原因便是：数值天气预报计算量巨大，对计算效率具有非常高的要求。在经典cpu计算性能发展陷入瓶颈的今天，经典数值天气预报技术已经很难满足人们对于天气预报结果更加迅速、准确的要求。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种数值天气预报方法、装置、存储介质及电子装置，通过量子计算获得待预报变量的预测值，利用量子的相关特性，提高计算效率，并填补了相关技术的空白。
2、本申请的一个实施例提供了一种数值天气预报方法，方法包括：
3、获得各个待预报变量的初值；
4、构建用于求解目标方程组的量子线路，其中，所述目标方程组包含待预报变量；
5、基于所获得的初值，运行并测量所述量子线路，获得每一所述待预报变量的预测值。
6、可选的，所述目标方程组包括：>
7、第一方程，表示第一待预报变量、第一系数矩阵、第一系数之间关系的等式；
8、第二方程，表示第二待预报变量、目标量与第二系数之间关系的等式，其中，所述第二待预报变量为各个待预报变量中除第一待预报变量之外的待预报变量，所述目标量为所述第一待预报变量与所述第二系数的乘积。
9、可选的，所述第一方程包括：
10、aπ′n+1＝ξπ0
11、其中，a为第一系数矩阵，π′n+1为第一待预报变量，n为时间步数，ξπ0为第一系数；
12、所述第二方程包括：
13、θn+1＝bθπ′n+1+ξθ0
14、其中，θn+1为第二待预报变量，ξθ0为第二系数，bθ为第二系数矩阵。
15、可选的，所述构建用于求解目标方程组的量子线路，包括：
16、构建用于求解所述第一方程和获得所述目标量的第一子量子线路；
17、构建用于获得所述第二方程的结果的第二子量子线路；
18、组合所述第一子量子线路和所述第二子量子线路，获得用于求解所述目标方程组的量子线路。
19、可选的，所述第一子量子线路包括：
20、第一振幅编码单元，用于制备所述第一子量子线路中所有量子比特的初态；
21、求解单元，用于求解所述第一方程，作用于第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器，其中，所述第一寄存器包含log2n个量子比特，n为第一系数矩阵的维数，所述第二寄存器包含log24n个量子比特，所述第三寄存器包含log2(j0)个量子比特，κ为所述第一系数矩阵的条件数，∈为预设精度；
22、目标量获得单元，作用于所述第一子量子线路中所有量子比特，用于获得所述目标量。
23、可选的，所述求解单元，包括：
24、用于实现第一功能模块v的第一单元，其中，所述第一功能模块定义为m为所述第三寄存器包含的量子比特数量；
25、用于实现第二功能模块组合的第二单元，其中，所述第二功能模块组合包含t、k和t+，所述所述t+为所述t的转置共轭，
26、所述为4n2维单位矩阵,d为第一系数矩阵的稀疏度；
27、用于实现第三功能模块v+的第三单元，其中，所述第三功能模块为所述第一功能模块的转置共轭形式。
28、可选的，所述目标量获得单元，包括：
29、第一量子逻辑门，用于区分量子态，作用于第四寄存器，受控于所述第二寄存器和所述第三寄存器；
30、第二量子逻辑门，用于控制等效酉算符作用单元中的第二系数矩阵，作用于第五寄存器，其中，所述第五寄存器所包含的量子比特数量是基于所述待预报变量的数量确定的；
31、所述等效酉算符作用单元，用于将每一所述第二待预报变量对应的第二系数矩阵作用在所述第一子量子线路。
32、可选的，所述第二子量子线路，包括：
33、第二振幅编码单元，用于制备所述第二子量子线路中所有量子比特的初态；
34、第三量子逻辑门，作用于所述第二子量子线路中的特定量子比特。
35、可选的，所述第一量子逻辑门为受控的x门；
36、所述第二量子逻辑门包括h门和受控的h门；
37、所述第三量子逻辑门为h门。
38、可选的，所述基于所获得的初值，运行并测量所述量子线路，获得每一待预报变量的预测值，包括：
39、利用所获得的初值，基于预设的边界条件，获得所述第一系数矩阵、所述第二系数矩阵、所述第一系数和所述第二系数；
40、基于所述第一系数矩阵、所述第一系数和第二系数矩阵，运行所述第一子量子线路，获得所述第一待预报变量的测量值和所述目标量；
41、基于所述第二系数和所述目标量，运行所述第二子量子线路，获得所述第二待预报变量的测量值；
42、基于所述第一待预报变量的测量值和所述第二待预报变量的测量值，获得对应的待预报变量的预测值。
43、可选的，所述基于所述第一待预报变量的测量值和所述第二待预报变量的测量值，获得对应的待预报变量的预设值，包括：
44、基于所述第一待预报变量的测量值、所述第二待预报变量的测量值和所述目标方程组，确定对应的系数；
45、利用所确定的系数，获得每一待预报变量的预测值。
46、本申请的又一实施例提供了一种数值天气预报装置，装置包括：
47、第一获得模块，用于获得待预报变量的初值；
48、构建模块，用于构建用于求解目标方程组的量子线路，其中，所述目标方程组包含待预报变量；
49、第二获得模块，用于基于所获得的初值，运行并测量所述量子线路，获得每一所述待预报变量的预测值。
50、可选的，所述目标方程组包括：
51、第一方程，表示第一待预报变量、第一系数矩阵、第一系数之间关系的等式；
52、第二方程，表示第二待预报变量、目标量与第二系数之间关系的等式，其中，所述第二待预报变量为各个待预报变量中除第一待预报变量之外的待预报变量，所述目标量为所述第一待预报变量与所述第二系数的乘积。
53、可选的，所述第一方程包括：
54、aπ′n+1＝ξ∏0
55、其中，a为第一系数矩阵，π′n+1为第一待预报变量，n为时间步数，ξπ0为第一系数；
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【技术保护点】
1.一种数值天气预报方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标方程组包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一方程包括：
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述构建用于求解目标方程组的量子线路，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一子量子线路包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述求解单元，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标量获得单元，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二子量子线路，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一量子逻辑门为受控的X门；
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所获得的初值，运行并测量所述量子线路，获得每一待预报变量的预测值，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一待预报变量的测量值和所述第二待预报变量的测量值，获得对应的待预报变
12.一种数值天气预报装置，其特征在于，所述装置包括：
13.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现所述权利要求1至11任一项所述的方法。
14.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现所述权利要求1至11任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种数值天气预报方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标方程组包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一方程包括：
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述构建用于求解目标方程组的量子线路，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一子量子线路包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述求解单元，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标量获得单元，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二子量子线路，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一量子逻辑门为受控...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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